接続部材
【課題】 リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続性に優れた接続部材を提供する。
【解決の手段】 剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【解決の手段】 剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶パネル等において２つの回路基板同士の電極間を電気的に接続するのに好適な接続部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイと半導体チップやＴＣＰ（Tape Carrier Package）との接続、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）とＴＣＰとの接続、又は、ＦＰＣとプリント配線板との接続を簡便に行うための接続部材として、絶縁性の接着剤中に導電粒子を分散させた構造の接続部材が使用されている。例えば、ノート型パソコンや携帯電話の液晶ディスプレイと制御ＩＣとの接続用として、あるいは最近では、半導体チップを直接プリント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチップ実装にも上記接続部材が用いられている（特許文献１、２、３）。
この分野では、回路接続部の信頼性を考慮して、接着剤として、エポキシ系などの熱硬化性接着剤が使用されている。これら接着剤での接続後、電気的な接続不良や回路、電気部品の不良が起こると、回路間を剥がした後、溶剤などで接着剤を除去して、再利用されることが一般的に行われ、接着剤には、高い信頼性を維持したままで、簡便に再利用できること、即ち、リペア性が求められている。これに対し、接着剤組成物中にアクリルポリマー等の熱可塑性樹脂を配合する試みが成されている（特許文献４）。
【０００３】
一方、近年、接続される配線パターンやバンプパターンの寸法が益々微細化され、導電粒子を絶縁性の接着剤にランダムに分散した従来の接続部材では、接続信頼性の高い接続は困難になっている。即ち、微小面積の電極を接続するために導電粒子密度を高めると、導電粒子が凝集し隣接電極間の絶縁性を保持できなくなる。逆に、絶縁性を保持するために導電粒子の密度を下げると、今度は接続されない電極が生じ、接続信頼性を保ったまま微細化に対応することは困難とされていた（特許文献５）。
これに対し、導電粒子が樹脂で連結されている導電粒子密集域を、接続すべき電極の中心点と一致する様に配置した接続部材が検討されている（特許文献６）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１０７８８８号公報
【特許文献２】特開平０４−３６６６３０号公報
【特許文献３】特開昭６１−１９５１７９号公報
【特許文献４】特開平０５−３３９５５６号公報
【特許文献５】特開平０９−３１２１７６号公報
【特許文献６】特開平０４−３０１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にする接続部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された個々の導電粒子が他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された導電粒子よりなる接続部材が、上記目的に適合し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
上記課題を解決するために本願出願以前に行われた上記開示の技術では、例えば、特許文献４では、接着剤組成物中にアクリルポリマーを配合するため、リペア性を発現するには多量のアクリルポリマーが必要である上、接着剤全体にアクリルポリマーが存在することとなり、信頼性の低下を招く場合があり、特許文献６では、リペア性を向上する効果に乏しい上に、接続時に導電粒子の密集域全体が流動してしまう場合があり、その場合、折角電極パターンにあわせて配置した導電粒子の密集域が電極位置とは異なる場所で接続され、接続信頼性が確保できず、更に、接続すべき電極パターンにあわせて、接続部材も準備する必要があり、在庫管理の観点からも改良が求められる等、満足の行くものが得られていなかった。
【０００７】
本発明のように、アクリルポリマーを用いて導電粒子を連結することで、リペア性が向上する上に、微細パターンの電気的接続が可能となり、上記課題を解決できたことは、上述の特許文献に開示の技術に鑑みて、当業者にとって予想だにできなかった、驚くべき知見であった。
即ち、本発明は、下記の通りである。
１）剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の接続部材は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にするという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置されアクリルポリマーで連結された複数の導電粒子より構成されている。
本発明に用いられる導電粒子としては、金属粒子、炭素からなる粒子や高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子等を用いることができる。
金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の単体や、２種以上のこれらの金属が層状あるいは傾斜状に組み合わされている粒子が例示される。
【００１０】
高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子としては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン架橋体、ＮＢＲ、ＳＢＲ等のポリマーの中から１種あるいは２種以上組み合わせた高分子核材に、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の中から選ばれた１種あるいは２種以上組み合わせてメッキ等により金属被覆した粒子が例示される。金属薄膜の厚さは０．００５μｍ以上１μｍ以下の範囲が、接続安定性と粒子の凝集性の観点から好ましい。金属薄膜は均一に被覆されていることが接続安定性上好ましい。これら導電粒子の表面を更に絶縁被覆した粒子や微小粒子を表面に付着したコンペイ糖型の粒子も使用することができる。
【００１１】
導電粒子は球状のものを用いるのがよく、その場合、真球に近いものほど好ましく、長軸に対する短軸の比は０．５以上が好ましく、０．７が更に好ましく、０．９以上が一層好ましい。長軸に対する短軸の比の最大値は１である。
導電粒子の平均径は、接続しようとする隣接電極間距離よりも小さい必要があると共に、接続する電子部品の電極高さのバラツキよりも大きいことが好ましい。そのために導電粒子の平均径は、０．３μｍ以上３０μｍ未満の範囲が好ましく、更に好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ未満、更に好ましくは０．７μｍ以上１５μｍ未満、更に好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満、更に好ましくは２μｍ以上７μｍ未満である。導電粒子の粒子径分布の標準偏差は平均粒子径の５０％以下が好ましい。
【００１２】
これら導電粒子は相互に隔てられた状態で配置されている。これら導電粒子は同一面上に配置されていることが好ましい。個々の導電粒子はそれぞれ接触することなく配置されているが、粒子数基準で２０％以下の割合で複数の導電粒子が接触していても良い。他の導電粒子と接触している導電粒子の割合は、好ましくは１５％以下であり、更に好ましくは１０％以下、一層好ましくは５％以下、更に一層好ましくは３％以下であり、最も好ましくは導電粒子同士の接触がないことである。複数の導電粒子が接触している場合、１箇所の接触している導電粒子の最大数は５個以下が好ましい。更に好ましくは３個以下である。
【００１３】
導電粒子の間隔は、接続信頼性と隣接電極間の絶縁性とのバランスの観点から、導電粒子の粒子間距離の平均が、導電粒子の平均径の１．２倍以上２０倍以下が好ましく、更に好ましくは１．３倍以上１０倍以下、一層好ましくは１．５倍以上７倍以下である。尚、近接６粒子との中心間距離の平均値をその導電粒子の粒子間距離とした。
電極毎の接続抵抗のバラツキを小さくするために、導電粒子を高い配列性をもって配置することが好ましい。各導電粒子の粒子間距離の変動係数を配列性の尺度とすると、その値は０．６以下が好ましく、更に好ましくは０．００２以上０．５以下であり、一層好ましくは０．００５以上０．４５以下、更に好ましくは０．０１以上０．４以下、更に好ましくは０．０２以上０．３５以下である。
【００１４】
本発明の接続部材では、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されている。
ここで独立にとは、１組２個の導電粒子が１本の線状アクリルポリマーで連結され、別の導電粒子とは別の線状アクリルポリマーで連結されていることを意味し、面状や立体状のアクリルポリマーに複数の導電粒子が固定されているものとは異なることを意味する。好ましくは、導電粒子を頂点、アクリルポリマーを辺とする多角形が互いに連結しあった蜘蛛の巣状の構造をとっている。この様な構造をとることで、複数の導電粒子が連結され、接続時に導電粒子の流動が抑制され好ましく、更に、アクリルポリマーが面内に広く分布することができるため、リペア性を向上することができる。
本発明において、個々の導電粒子が連結している導電粒子の数は平均２個以上であり、好ましくは２個以上１０個以下、より好ましくは２．５個以上８個以下、一層好ましくは２．７個以上７個以下、更に一層好ましくは３個以上６個以下である。平均２個以上の導電粒子と連結することで導電粒子は接続時に流動しにくくなり好ましい。
本発明においては、アクリルポリマーは導電粒子間で線状に形成されているが、線状アクリルポリマーの最大幅は導電粒子径の２倍以下が好ましい。より好ましくは、０．１〜１．８倍であり、更に好ましくは０．２〜１．６倍、一層好ましくは０．３〜１．４倍、更に一層好ましくは０．４〜１．２倍である。
【００１５】
ここで用いられるアクリルポリマーは、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマーおよび共重合可能なその他のモノマーより選ばれたモノマーの共重合体である。アクリル酸エステルモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル等のアクリル酸アルキル、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−２−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するアクリル酸エステル、アクリル酸グリシジル等、メタクリル酸エステルモノマーとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸アルキル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−２−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するメタクリル酸エステル、メタクリル酸グリシジル等、共重合可能なその他のモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。アクリルポリマーの重量平均分子量は１０万以上が好ましく、更に好ましくは、２０万〜１５０万、一層好ましくは、３０万〜１２０万である。重量平均分子量が１０万以上にすることで接続時の流動抑制効果が発現し易くなる。
【００１６】
アクリルポリマーにはその他のポリマーを混合して用いることもできる。その他のポリマーの混合割合は６０質量％以下が好ましく、更に好ましくは５０質量％以下である。その他のポリマーの混合割合を６０質量％以下にすることで高いリペア性が期待できる。その他のポリマーとしては、熱や光で硬化した架橋ポリマーや耐熱性の熱可塑ポリマーが好ましい。架橋ポリマーとしては、架橋アクリレート樹脂、架橋ビニル樹脂、架橋ポリエステル樹脂、架橋ポリウレタン樹脂、架橋メラミン樹脂、架橋シロキサン樹脂、架橋エポキシ樹脂、架橋フェノール樹脂等が例示される。耐熱性の熱可塑性ポリマーとしては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、フェノキシ樹脂等が例示される。
【００１７】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選ばれた１種類以上の樹脂を含有する。これらの樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ＳＢＲ、ＳＢＳ、ＮＢＲ、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルオキシド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、スチレンブタジエン樹脂、カルボキシル変性ニトリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等又はそれらの変性樹脂が挙げられる。特に基板との接着性を必要とする場合には、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００１８】
ここで用いられるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エーテル型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、脂環族エポキサイド等が挙げられ、これらエポキシ樹脂はハロゲン化や水素添加されていても良く、また、ウレタン変性、ゴム変性、シリコーン変性等の変性されたエポキシ樹脂でも良い。
【００１９】
前記エポキシ樹脂の硬化剤としては、潜在性硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤としては、ホウ素化合物、ヒドラジド、３級アミン、イミダゾール、ジシアンジアミド、無機酸、カルボン酸無水物、チオール、イソシアネート、ホウ素錯塩及びそれらの誘導体等の硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤の中でも、マイクロカプセル型の硬化剤が好ましい。マイクロカプセル型硬化剤は、前記硬化剤の表面を樹脂皮膜等で安定化したもので、接続作業時の温度や圧力で樹脂皮膜が破壊され、硬化剤がマイクロカプセル外に拡散し、エポキシ樹脂と反応する。マイクロカプセル型潜在性硬化剤の中でも、アミンアダクト、イミダゾールアダクト等のアダクト型硬化剤をマイクロカプセル化した潜在性硬化剤が安定性と硬化性のバランスに優れ好ましい。これらエポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、２〜１００質量部の量で用いられるのが好ましい。
【００２０】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、フィルム形成性、接着性、硬化時の応力緩和性等を付与する目的で、フェノキ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、尿素樹脂、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、カルボキシル基、ヒドロシキシル基、ビニル基、アミノ基などの官能基を含有するゴム、エラストマー類等の高分子成分を含有することが好ましい。これら高分子成分は分子量が１０，０００〜２，０００，０００のものが好ましい。高分子成分の含有量は、絶縁性接着剤に対して２〜８０質量％が好ましい。
絶縁性接着剤には、さらに、絶縁粒子、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤等を含有させることもできる。絶縁粒子や充填剤を含有する場合、これらの最大径は導電粒子の平均粒径未満であることが好ましい。カップリング剤としては、ケチミン基、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基及びイソシアネート基含有シランカップリング剤が、接着性の向上の点から好ましい。
【００２１】
絶縁性接着剤の各成分を混合する場合、必要に応じて、溶剤を用いることができる。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等が挙げられる。
絶縁性接着剤はフィルム状であることが好ましい。その厚みは５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは６μｍ以上３５μｍ以下、更に好ましくは７μｍ以上２５μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以上２０μｍ以下である。
絶縁性接着剤は単一組成であっても構わないし、異なる組成の接着剤が２層以上積層されていても構わない。単一組成のほうが、内部応力の蓄積がなく好ましい。
絶縁性接着剤の製造は、例えば、各成分を溶剤中で混合、塗工液を作成し、剥離可能な基材上にアプリケーター塗装等により塗工、オーブン中で溶剤を揮散させることにより製造できる。
【００２２】
絶縁性接着剤は、アクリルポリマーよりも高い流動性を有する温度領域が存在することが好ましい。それによって、絶縁性接着剤を優先的に流動させる接続条件を選択することができる。絶縁性接着剤を優先的に流動させる温度領域としては、１００℃以上３００℃以下が好ましく、より好ましくは１２０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１３０℃以上２６０℃以下、一層好ましくは１４０℃以上２４０℃以下である。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成される。剥離可能な基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール等のフィルムや、これらフィルムをシリコーン処理、フッ素処理、アルキド処理やコロナ処理等をして剥離性を制御したフィルム等の基材が挙げられる。
本発明の接続部材は、例えば、枚葉タイプの形態や長尺タイプの形態のものが挙げられる。
【００２３】
本発明の接続部材を製造する方法としては、例えば、相互に隔てられて配置され、アクリルポリマーで連結された導電粒子を、絶縁性接着剤に埋め込む方法が挙げられる。
導電粒子をアクリルポリマーで連結する方法としては、例えば、アクリルポリマー上に、導電粒子を単層に充填し、アクリルポリマーの凝集を起こさせながら延伸し、凝集力と延伸力のバランスを取ることによって、導電粒子の連結構造を作ることができる。具体的には、例えば、フィルム状のアクリルポリマーや、延伸可能な基材上に好ましくは導電粒子径の３０％〜２００％の厚みで塗布されたアクリルポリマーの表面または内部に導電粒子を単層として充填する。単層として形成する方法としては、例えば、アクリルポリマー表面が粘着性を有する条件で、その表面を覆う以上に導電粒子を配置し、その後アクリルポリマー層に到達していない導電粒子をエアーブロー等により排除することにより得ることができる。必要に応じて、単層に配置した導電粒子をアクリルポリマー内に埋め込むことができる。
【００２４】
次に、導電粒子が充填されたアクリルポリマーをアクリルポリマーおよび必要に応じ用いた延伸可能な基材の軟化温度以上にして、所望の延伸倍率で延伸する。このとき、延伸温度、延伸速度および冷却速度を制御することで、相互に隔てられて配置された複数の導電粒子がアクリルポリマーで連結された構造をとることができる。
延伸は縦方向延伸と横方向延伸の両方が行われる、所謂二軸延伸法であり、例えば、クリップ等でフィルムの２辺または４辺を挟んで引っ張る方法や、２以上のロールで挟んでロールの回転速度を変えることで延伸する方法等が挙げられる。延伸は縦方向と横方向を同時に延伸する同時二軸延伸でも良いし、一方向を延伸した後、他方を延伸する逐次二軸延伸でも良い。延伸した後に、熱や光でアクリルポリマーや併用されたその他のポリマーの硬化反応を進行させることができる。
【００２５】
延伸可能な基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール等が例示される。
アクリルポリマーで連結された導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込む方法としては、剥離可能な基材上に形成された絶縁性接着剤上にアクリルポリマーで連結された導電粒子を重ね、熱ロールやラミネーターを用いて、絶縁性接着剤中に埋め込む方法が例示される。導電粒子は絶縁性接着剤中に完全に埋め込まれても良いし、導電粒子の一部が埋め込まれていても構わない。必要に応じて用いた延伸可能な基材は、必要に応じ剥離される。
本発明の接続部材は所望の幅にスリットしてから使用しても良い。
【実施例】
【００２６】
本発明を実施例などを用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
［実施例１］
１００μｍ無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分３質量％に希釈したアクリルポリマーを塗布、８０℃で１０分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ３μｍで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル６２質量部、アクリル酸−２−エチルヘキシル３０．６質量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル７質量部、アクリル酸０．４質量部を、酢酸エチル２３３質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル０．２質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中６５℃で８時間重合して得られた重量平均分子量が９５万のものである。尚、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフ法（ＧＰＣ）により測定した（以下同じ）。
【００２７】
このアクリルポリマー上に、直径４μｍの導電粒子を充填した後、エアーブローによりアクリルポリマーに到達していない導電粒子を排除し、全面積に対する導電粒子の充填面積率で定義される充填率が８１％の単層導電粒子層を形成した。ここで導電粒子は、ジビニルベンゼン系樹脂をコアとし、その表層に無電解メッキで０．０７μｍのニッケル層を形成し、更に電気メッキで０．０４μｍの金層を形成した、長軸に対する短軸の比が０．９５、粒径の標準偏差が０．２μｍのものを用いた。
次に、この導電粒子がアクリルポリマー層に保持されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、１３５℃で、縦横共に６％／秒の比率で１．５倍に延伸した後、延伸比率を２％／秒に落として、初期値の２．５倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、アクリルポリマーで連結された導電粒子を得た。
【００２８】
次に、このアクリルポリマーで連結された導電粒子をフィルム状の絶縁性接着剤上に載せた後熱ロールを使って導電粒子を絶縁性接着剤に埋め込んだ。その後ポリプロピレンフィルムを剥離し、本発明の接続部材−１を得た。ここで用いた絶縁性接着剤は、フェノキシ樹脂（東都化成株式会社製、商品名：ＹＰ５０）１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ＡＥＲ２６０３）５０質量部、マイクロカプセル型潜在性硬化剤と液状エポキシ樹脂の混合物（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ）５０質量部、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２５質量部、酢酸エチル２００質量部を混合して接着剤ワニスとし、この接着剤ワニスを離型処理した５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム製セパレーター（本発明の剥離可能な基材に相当）上にブレードコーターを用いて塗布し、溶剤を乾燥除去して得た平均膜厚２０μｍのフィルム状の絶縁性接着剤である。
【００２９】
得られた接続部材−１をマイクロスコープ（株式会社キーエンス製、商品名：ＶＨＸ−１００、以下同じ）で観察した結果、導電粒子は相互に隔てられて配置し、個々の導電粒子は平均５．１個の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された構造を有し、アクリルポリマーで連結された導電粒子はフィルム状の絶縁性接着剤の表面層に完全に埋め込まれており、導電粒子の上には絶縁性接着剤層が約０．１μｍ存在していた。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフト（旭化成株式会社製、商品名：Ａ像くん、以下同じ）を用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が１０．３μｍ、変動係数が０．１６であった。
【００３０】
次に、２５μｍ×１００μｍの金バンプがピッチ４０μｍで並んだ１．６ｍｍ×１５ｍｍのベアチップとベアチップに対応した接続ピッチを有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ガラス基板のセットを２組準備し、接続部材の接続信頼性とリペア性の評価を実施した。まず、ＩＴＯガラス基板の接続位置に接続部材を乗せて、８０℃、０．５ＭＰａ、２秒間の条件で熱圧着し、セパレーターを剥がした後、ベアチップを位置合わせして、２００℃、３ＭＰａ、２０秒間加熱加圧し、ベアチップとＩＴＯガラス基板を接続した。接続後に金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれている導電粒子、即ち、接続に有効に働いた導電粒子の数を１０バンプ分カウントした結果、平均が７．７個、標準偏差１．０３個であり、平均−３×標準偏差で定義される最小接続間粒子数は４．６個であった。このことから安定した電気的接続が可能であることが判る。
【００３１】
信頼性試験としては、ベアチップとＩＴＯガラス基板よりなる３００対のデイジーチェーン回路による導通抵抗測定と８０対の櫛型電極による絶縁抵抗測定を行った。その結果、配線抵抗を含む導通抵抗は９．５ｋΩであり、３００対の全ての電極が電気接続されていた。一方、絶縁抵抗は１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかった。更に、温度８５℃、湿度８５％の環境で１０００時間置いた後、絶縁抵抗と導通抵抗を測定した結果、導通抵抗９．６ｋΩ、絶縁抵抗１０9 Ω以上であり、長期信頼性も高く、本発明の連結構造体がファインピッチ接続において有用であった。
次に、リペア性を評価した。接続されているＩＴＯガラス基板とベアチップの１組みをアセトンに３０分間浸漬した後、ベアチップをＩＴＯガラス基板から剥離した。ＩＴＯガラス基板に残存する接続部材を、アセトンを染み込ませた綿棒で拭き取るのに要した時間をリペア性の指標とした所、リペア性は２５秒であり、優れたリペア性を示した。
【００３２】
［実施例２］
２００μｍ無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分３質量％に希釈したアクリルポリマーを塗布、８０℃で１０分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ２μｍで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル６７．１質量部、アクリル酸−２−エチルヘキシル１０．９質量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル３．５質量部、アクリル酸３．５質量部、アクリロニトリル１５質量部を、酢酸エチル２３３質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル０．２５質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中６５℃で８時間重合して得られた重量平均分子量が６０万のものである。
このアクリルポリマー上に、直径２．５μｍの導電粒子を充填した後、エアーブローによりアクリルポリマーに到達していない導電粒子を排除し、全面積に対する導電粒子の充填面積率で定義される充填率が５９％の単層導電粒子層が形成された。ここで導電粒子はベンゾグアナミン系樹脂をコアとし、その表層に無電解メッキで０．１２μｍのニッケル層を形成し、更に電気メッキで０．０２μｍの金層を形成した、長軸に対する短軸の比が０．９５、粒径の標準偏差が０．２μｍのものを用いた。
【００３３】
次に、この導電粒子がアクリルポリマー層に保持されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、１４５℃で、縦横共に６％／秒の比率で１．５倍に延伸した後、延伸比率を２％／秒に落として、初期値の３倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、アクリルポリマーで連結された導電粒子を得た。
次に、このアクリルポリマーで連結された導電粒子を実施例１で用いた絶縁性接着剤上に載せた後、熱ロールを使って導電粒子を絶縁性接着剤に埋め込んだ。その後ポリプロピレンフィルムを剥離し、本発明の接続部材−２を得た。
得られた接続部材−２をマイクロスコープで観察した結果、導電粒子は相互に隔てられて配置し、個々の導電粒子は平均３．９個の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された構造を有し、アクリルポリマーで連結された導電粒子はフィルム状の絶縁性接着剤の表面層に完全に埋め込まれており、導電粒子の上には絶縁性接着剤層が約０．１μｍ存在していた。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が８．３μｍ、変動係数が０．４８であった。
【００３４】
得られた接続部材−２を用いて、実施例１と同様にして、ベアチップとＩＴＯガラス基板を接続し、金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれた導電粒子をカウントした結果、平均が８．９個、標準偏差２．１個で、最小接続間粒子数は２．６個であり、安定した電気的接続が可能であった。更に、実施例１と同様にして、接続信頼性とリペア性を評価した結果、配線抵抗を含む導通抵抗は９．８ｋΩであり、３００対の全ての電極が電気接続されていた。一方、絶縁抵抗は１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかった。更に、温度８５℃、湿度８５％の環境で１０００時間置いた後、絶縁抵抗と導通抵抗を測定した結果、導通抵抗９．９ｋΩ、絶縁抵抗１０9 Ω以上であり、長期信頼性も高く、本発明の連結構造体がファインピッチ接続において有用であった。更に、リペア性は１８秒であり、優れたリペア性を示した。
【００３５】
［比較例１］
実施例１で用いた導電粒子を、帯電させた後気流と共に飛散させ、実施例１で用いたセパレーター付のフィルム状絶縁性接着剤の表面に付着させ、その上に、５０μｍＰＥＴ製のカバーフィルムを被せてロールで導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込んだ後、カバーフィルムを剥離し、接続部材−３を得た。この接続部材をマイクロスコープで観察し、得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が９．７μｍ、変動係数が０．６１であった。
次に該接続部材−３を用いて実施例１と同様にしてベアチップとＩＴＯガラス基板を接続し、接続後の金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれている導電粒子をカウントした結果、平均が５．７個、標準偏差３．１個であり、最小接続間粒子数は−３．６個であった。このことから確率的に導電粒子が存在しない接続箇所が発生し、安定した接続が期待できないことが判る。
更に、実施例１と同様にして、接続信頼性とリペア性を評価した結果、配線抵抗を含む導通抵抗、絶縁抵抗ともに１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかったものの、３００対の何れかで電極がオープンと成っており、導電粒子がアクリルポリマーで連結した構造をしていない接続部材−３ではファインピッチ接続は不向きであった。
更に、リペア性を評価したところ１２０秒以内で接続部材は剥離できず、リペア性に劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の接続部材は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にし、微細パターンの電気的接続用途において好適に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶パネル等において２つの回路基板同士の電極間を電気的に接続するのに好適な接続部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイと半導体チップやＴＣＰ（Tape Carrier Package）との接続、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）とＴＣＰとの接続、又は、ＦＰＣとプリント配線板との接続を簡便に行うための接続部材として、絶縁性の接着剤中に導電粒子を分散させた構造の接続部材が使用されている。例えば、ノート型パソコンや携帯電話の液晶ディスプレイと制御ＩＣとの接続用として、あるいは最近では、半導体チップを直接プリント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチップ実装にも上記接続部材が用いられている（特許文献１、２、３）。
この分野では、回路接続部の信頼性を考慮して、接着剤として、エポキシ系などの熱硬化性接着剤が使用されている。これら接着剤での接続後、電気的な接続不良や回路、電気部品の不良が起こると、回路間を剥がした後、溶剤などで接着剤を除去して、再利用されることが一般的に行われ、接着剤には、高い信頼性を維持したままで、簡便に再利用できること、即ち、リペア性が求められている。これに対し、接着剤組成物中にアクリルポリマー等の熱可塑性樹脂を配合する試みが成されている（特許文献４）。
【０００３】
一方、近年、接続される配線パターンやバンプパターンの寸法が益々微細化され、導電粒子を絶縁性の接着剤にランダムに分散した従来の接続部材では、接続信頼性の高い接続は困難になっている。即ち、微小面積の電極を接続するために導電粒子密度を高めると、導電粒子が凝集し隣接電極間の絶縁性を保持できなくなる。逆に、絶縁性を保持するために導電粒子の密度を下げると、今度は接続されない電極が生じ、接続信頼性を保ったまま微細化に対応することは困難とされていた（特許文献５）。
これに対し、導電粒子が樹脂で連結されている導電粒子密集域を、接続すべき電極の中心点と一致する様に配置した接続部材が検討されている（特許文献６）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１０７８８８号公報
【特許文献２】特開平０４−３６６６３０号公報
【特許文献３】特開昭６１−１９５１７９号公報
【特許文献４】特開平０５−３３９５５６号公報
【特許文献５】特開平０９−３１２１７６号公報
【特許文献６】特開平０４−３０１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にする接続部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された個々の導電粒子が他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された導電粒子よりなる接続部材が、上記目的に適合し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
上記課題を解決するために本願出願以前に行われた上記開示の技術では、例えば、特許文献４では、接着剤組成物中にアクリルポリマーを配合するため、リペア性を発現するには多量のアクリルポリマーが必要である上、接着剤全体にアクリルポリマーが存在することとなり、信頼性の低下を招く場合があり、特許文献６では、リペア性を向上する効果に乏しい上に、接続時に導電粒子の密集域全体が流動してしまう場合があり、その場合、折角電極パターンにあわせて配置した導電粒子の密集域が電極位置とは異なる場所で接続され、接続信頼性が確保できず、更に、接続すべき電極パターンにあわせて、接続部材も準備する必要があり、在庫管理の観点からも改良が求められる等、満足の行くものが得られていなかった。
【０００７】
本発明のように、アクリルポリマーを用いて導電粒子を連結することで、リペア性が向上する上に、微細パターンの電気的接続が可能となり、上記課題を解決できたことは、上述の特許文献に開示の技術に鑑みて、当業者にとって予想だにできなかった、驚くべき知見であった。
即ち、本発明は、下記の通りである。
１）剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の接続部材は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にするという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置されアクリルポリマーで連結された複数の導電粒子より構成されている。
本発明に用いられる導電粒子としては、金属粒子、炭素からなる粒子や高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子等を用いることができる。
金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の単体や、２種以上のこれらの金属が層状あるいは傾斜状に組み合わされている粒子が例示される。
【００１０】
高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子としては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン架橋体、ＮＢＲ、ＳＢＲ等のポリマーの中から１種あるいは２種以上組み合わせた高分子核材に、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の中から選ばれた１種あるいは２種以上組み合わせてメッキ等により金属被覆した粒子が例示される。金属薄膜の厚さは０．００５μｍ以上１μｍ以下の範囲が、接続安定性と粒子の凝集性の観点から好ましい。金属薄膜は均一に被覆されていることが接続安定性上好ましい。これら導電粒子の表面を更に絶縁被覆した粒子や微小粒子を表面に付着したコンペイ糖型の粒子も使用することができる。
【００１１】
導電粒子は球状のものを用いるのがよく、その場合、真球に近いものほど好ましく、長軸に対する短軸の比は０．５以上が好ましく、０．７が更に好ましく、０．９以上が一層好ましい。長軸に対する短軸の比の最大値は１である。
導電粒子の平均径は、接続しようとする隣接電極間距離よりも小さい必要があると共に、接続する電子部品の電極高さのバラツキよりも大きいことが好ましい。そのために導電粒子の平均径は、０．３μｍ以上３０μｍ未満の範囲が好ましく、更に好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ未満、更に好ましくは０．７μｍ以上１５μｍ未満、更に好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満、更に好ましくは２μｍ以上７μｍ未満である。導電粒子の粒子径分布の標準偏差は平均粒子径の５０％以下が好ましい。
【００１２】
これら導電粒子は相互に隔てられた状態で配置されている。これら導電粒子は同一面上に配置されていることが好ましい。個々の導電粒子はそれぞれ接触することなく配置されているが、粒子数基準で２０％以下の割合で複数の導電粒子が接触していても良い。他の導電粒子と接触している導電粒子の割合は、好ましくは１５％以下であり、更に好ましくは１０％以下、一層好ましくは５％以下、更に一層好ましくは３％以下であり、最も好ましくは導電粒子同士の接触がないことである。複数の導電粒子が接触している場合、１箇所の接触している導電粒子の最大数は５個以下が好ましい。更に好ましくは３個以下である。
【００１３】
導電粒子の間隔は、接続信頼性と隣接電極間の絶縁性とのバランスの観点から、導電粒子の粒子間距離の平均が、導電粒子の平均径の１．２倍以上２０倍以下が好ましく、更に好ましくは１．３倍以上１０倍以下、一層好ましくは１．５倍以上７倍以下である。尚、近接６粒子との中心間距離の平均値をその導電粒子の粒子間距離とした。
電極毎の接続抵抗のバラツキを小さくするために、導電粒子を高い配列性をもって配置することが好ましい。各導電粒子の粒子間距離の変動係数を配列性の尺度とすると、その値は０．６以下が好ましく、更に好ましくは０．００２以上０．５以下であり、一層好ましくは０．００５以上０．４５以下、更に好ましくは０．０１以上０．４以下、更に好ましくは０．０２以上０．３５以下である。
【００１４】
本発明の接続部材では、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されている。
ここで独立にとは、１組２個の導電粒子が１本の線状アクリルポリマーで連結され、別の導電粒子とは別の線状アクリルポリマーで連結されていることを意味し、面状や立体状のアクリルポリマーに複数の導電粒子が固定されているものとは異なることを意味する。好ましくは、導電粒子を頂点、アクリルポリマーを辺とする多角形が互いに連結しあった蜘蛛の巣状の構造をとっている。この様な構造をとることで、複数の導電粒子が連結され、接続時に導電粒子の流動が抑制され好ましく、更に、アクリルポリマーが面内に広く分布することができるため、リペア性を向上することができる。
本発明において、個々の導電粒子が連結している導電粒子の数は平均２個以上であり、好ましくは２個以上１０個以下、より好ましくは２．５個以上８個以下、一層好ましくは２．７個以上７個以下、更に一層好ましくは３個以上６個以下である。平均２個以上の導電粒子と連結することで導電粒子は接続時に流動しにくくなり好ましい。
本発明においては、アクリルポリマーは導電粒子間で線状に形成されているが、線状アクリルポリマーの最大幅は導電粒子径の２倍以下が好ましい。より好ましくは、０．１〜１．８倍であり、更に好ましくは０．２〜１．６倍、一層好ましくは０．３〜１．４倍、更に一層好ましくは０．４〜１．２倍である。
【００１５】
ここで用いられるアクリルポリマーは、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマーおよび共重合可能なその他のモノマーより選ばれたモノマーの共重合体である。アクリル酸エステルモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル等のアクリル酸アルキル、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−２−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するアクリル酸エステル、アクリル酸グリシジル等、メタクリル酸エステルモノマーとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸アルキル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−２−ヒドロキシブチル等の活性水素を有するメタクリル酸エステル、メタクリル酸グリシジル等、共重合可能なその他のモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。アクリルポリマーの重量平均分子量は１０万以上が好ましく、更に好ましくは、２０万〜１５０万、一層好ましくは、３０万〜１２０万である。重量平均分子量が１０万以上にすることで接続時の流動抑制効果が発現し易くなる。
【００１６】
アクリルポリマーにはその他のポリマーを混合して用いることもできる。その他のポリマーの混合割合は６０質量％以下が好ましく、更に好ましくは５０質量％以下である。その他のポリマーの混合割合を６０質量％以下にすることで高いリペア性が期待できる。その他のポリマーとしては、熱や光で硬化した架橋ポリマーや耐熱性の熱可塑ポリマーが好ましい。架橋ポリマーとしては、架橋アクリレート樹脂、架橋ビニル樹脂、架橋ポリエステル樹脂、架橋ポリウレタン樹脂、架橋メラミン樹脂、架橋シロキサン樹脂、架橋エポキシ樹脂、架橋フェノール樹脂等が例示される。耐熱性の熱可塑性ポリマーとしては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、フェノキシ樹脂等が例示される。
【００１７】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選ばれた１種類以上の樹脂を含有する。これらの樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ＳＢＲ、ＳＢＳ、ＮＢＲ、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルオキシド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、スチレンブタジエン樹脂、カルボキシル変性ニトリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等又はそれらの変性樹脂が挙げられる。特に基板との接着性を必要とする場合には、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００１８】
ここで用いられるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エーテル型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、脂環族エポキサイド等が挙げられ、これらエポキシ樹脂はハロゲン化や水素添加されていても良く、また、ウレタン変性、ゴム変性、シリコーン変性等の変性されたエポキシ樹脂でも良い。
【００１９】
前記エポキシ樹脂の硬化剤としては、潜在性硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤としては、ホウ素化合物、ヒドラジド、３級アミン、イミダゾール、ジシアンジアミド、無機酸、カルボン酸無水物、チオール、イソシアネート、ホウ素錯塩及びそれらの誘導体等の硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤の中でも、マイクロカプセル型の硬化剤が好ましい。マイクロカプセル型硬化剤は、前記硬化剤の表面を樹脂皮膜等で安定化したもので、接続作業時の温度や圧力で樹脂皮膜が破壊され、硬化剤がマイクロカプセル外に拡散し、エポキシ樹脂と反応する。マイクロカプセル型潜在性硬化剤の中でも、アミンアダクト、イミダゾールアダクト等のアダクト型硬化剤をマイクロカプセル化した潜在性硬化剤が安定性と硬化性のバランスに優れ好ましい。これらエポキシ樹脂の硬化剤は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、２〜１００質量部の量で用いられるのが好ましい。
【００２０】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、フィルム形成性、接着性、硬化時の応力緩和性等を付与する目的で、フェノキ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、尿素樹脂、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、カルボキシル基、ヒドロシキシル基、ビニル基、アミノ基などの官能基を含有するゴム、エラストマー類等の高分子成分を含有することが好ましい。これら高分子成分は分子量が１０，０００〜２，０００，０００のものが好ましい。高分子成分の含有量は、絶縁性接着剤に対して２〜８０質量％が好ましい。
絶縁性接着剤には、さらに、絶縁粒子、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤等を含有させることもできる。絶縁粒子や充填剤を含有する場合、これらの最大径は導電粒子の平均粒径未満であることが好ましい。カップリング剤としては、ケチミン基、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基及びイソシアネート基含有シランカップリング剤が、接着性の向上の点から好ましい。
【００２１】
絶縁性接着剤の各成分を混合する場合、必要に応じて、溶剤を用いることができる。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等が挙げられる。
絶縁性接着剤はフィルム状であることが好ましい。その厚みは５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは６μｍ以上３５μｍ以下、更に好ましくは７μｍ以上２５μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以上２０μｍ以下である。
絶縁性接着剤は単一組成であっても構わないし、異なる組成の接着剤が２層以上積層されていても構わない。単一組成のほうが、内部応力の蓄積がなく好ましい。
絶縁性接着剤の製造は、例えば、各成分を溶剤中で混合、塗工液を作成し、剥離可能な基材上にアプリケーター塗装等により塗工、オーブン中で溶剤を揮散させることにより製造できる。
【００２２】
絶縁性接着剤は、アクリルポリマーよりも高い流動性を有する温度領域が存在することが好ましい。それによって、絶縁性接着剤を優先的に流動させる接続条件を選択することができる。絶縁性接着剤を優先的に流動させる温度領域としては、１００℃以上３００℃以下が好ましく、より好ましくは１２０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１３０℃以上２６０℃以下、一層好ましくは１４０℃以上２４０℃以下である。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成される。剥離可能な基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール等のフィルムや、これらフィルムをシリコーン処理、フッ素処理、アルキド処理やコロナ処理等をして剥離性を制御したフィルム等の基材が挙げられる。
本発明の接続部材は、例えば、枚葉タイプの形態や長尺タイプの形態のものが挙げられる。
【００２３】
本発明の接続部材を製造する方法としては、例えば、相互に隔てられて配置され、アクリルポリマーで連結された導電粒子を、絶縁性接着剤に埋め込む方法が挙げられる。
導電粒子をアクリルポリマーで連結する方法としては、例えば、アクリルポリマー上に、導電粒子を単層に充填し、アクリルポリマーの凝集を起こさせながら延伸し、凝集力と延伸力のバランスを取ることによって、導電粒子の連結構造を作ることができる。具体的には、例えば、フィルム状のアクリルポリマーや、延伸可能な基材上に好ましくは導電粒子径の３０％〜２００％の厚みで塗布されたアクリルポリマーの表面または内部に導電粒子を単層として充填する。単層として形成する方法としては、例えば、アクリルポリマー表面が粘着性を有する条件で、その表面を覆う以上に導電粒子を配置し、その後アクリルポリマー層に到達していない導電粒子をエアーブロー等により排除することにより得ることができる。必要に応じて、単層に配置した導電粒子をアクリルポリマー内に埋め込むことができる。
【００２４】
次に、導電粒子が充填されたアクリルポリマーをアクリルポリマーおよび必要に応じ用いた延伸可能な基材の軟化温度以上にして、所望の延伸倍率で延伸する。このとき、延伸温度、延伸速度および冷却速度を制御することで、相互に隔てられて配置された複数の導電粒子がアクリルポリマーで連結された構造をとることができる。
延伸は縦方向延伸と横方向延伸の両方が行われる、所謂二軸延伸法であり、例えば、クリップ等でフィルムの２辺または４辺を挟んで引っ張る方法や、２以上のロールで挟んでロールの回転速度を変えることで延伸する方法等が挙げられる。延伸は縦方向と横方向を同時に延伸する同時二軸延伸でも良いし、一方向を延伸した後、他方を延伸する逐次二軸延伸でも良い。延伸した後に、熱や光でアクリルポリマーや併用されたその他のポリマーの硬化反応を進行させることができる。
【００２５】
延伸可能な基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール等が例示される。
アクリルポリマーで連結された導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込む方法としては、剥離可能な基材上に形成された絶縁性接着剤上にアクリルポリマーで連結された導電粒子を重ね、熱ロールやラミネーターを用いて、絶縁性接着剤中に埋め込む方法が例示される。導電粒子は絶縁性接着剤中に完全に埋め込まれても良いし、導電粒子の一部が埋め込まれていても構わない。必要に応じて用いた延伸可能な基材は、必要に応じ剥離される。
本発明の接続部材は所望の幅にスリットしてから使用しても良い。
【実施例】
【００２６】
本発明を実施例などを用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
［実施例１］
１００μｍ無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分３質量％に希釈したアクリルポリマーを塗布、８０℃で１０分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ３μｍで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル６２質量部、アクリル酸−２−エチルヘキシル３０．６質量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル７質量部、アクリル酸０．４質量部を、酢酸エチル２３３質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル０．２質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中６５℃で８時間重合して得られた重量平均分子量が９５万のものである。尚、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフ法（ＧＰＣ）により測定した（以下同じ）。
【００２７】
このアクリルポリマー上に、直径４μｍの導電粒子を充填した後、エアーブローによりアクリルポリマーに到達していない導電粒子を排除し、全面積に対する導電粒子の充填面積率で定義される充填率が８１％の単層導電粒子層を形成した。ここで導電粒子は、ジビニルベンゼン系樹脂をコアとし、その表層に無電解メッキで０．０７μｍのニッケル層を形成し、更に電気メッキで０．０４μｍの金層を形成した、長軸に対する短軸の比が０．９５、粒径の標準偏差が０．２μｍのものを用いた。
次に、この導電粒子がアクリルポリマー層に保持されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、１３５℃で、縦横共に６％／秒の比率で１．５倍に延伸した後、延伸比率を２％／秒に落として、初期値の２．５倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、アクリルポリマーで連結された導電粒子を得た。
【００２８】
次に、このアクリルポリマーで連結された導電粒子をフィルム状の絶縁性接着剤上に載せた後熱ロールを使って導電粒子を絶縁性接着剤に埋め込んだ。その後ポリプロピレンフィルムを剥離し、本発明の接続部材−１を得た。ここで用いた絶縁性接着剤は、フェノキシ樹脂（東都化成株式会社製、商品名：ＹＰ５０）１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ＡＥＲ２６０３）５０質量部、マイクロカプセル型潜在性硬化剤と液状エポキシ樹脂の混合物（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ）５０質量部、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．２５質量部、酢酸エチル２００質量部を混合して接着剤ワニスとし、この接着剤ワニスを離型処理した５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム製セパレーター（本発明の剥離可能な基材に相当）上にブレードコーターを用いて塗布し、溶剤を乾燥除去して得た平均膜厚２０μｍのフィルム状の絶縁性接着剤である。
【００２９】
得られた接続部材−１をマイクロスコープ（株式会社キーエンス製、商品名：ＶＨＸ−１００、以下同じ）で観察した結果、導電粒子は相互に隔てられて配置し、個々の導電粒子は平均５．１個の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された構造を有し、アクリルポリマーで連結された導電粒子はフィルム状の絶縁性接着剤の表面層に完全に埋め込まれており、導電粒子の上には絶縁性接着剤層が約０．１μｍ存在していた。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフト（旭化成株式会社製、商品名：Ａ像くん、以下同じ）を用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が１０．３μｍ、変動係数が０．１６であった。
【００３０】
次に、２５μｍ×１００μｍの金バンプがピッチ４０μｍで並んだ１．６ｍｍ×１５ｍｍのベアチップとベアチップに対応した接続ピッチを有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ガラス基板のセットを２組準備し、接続部材の接続信頼性とリペア性の評価を実施した。まず、ＩＴＯガラス基板の接続位置に接続部材を乗せて、８０℃、０．５ＭＰａ、２秒間の条件で熱圧着し、セパレーターを剥がした後、ベアチップを位置合わせして、２００℃、３ＭＰａ、２０秒間加熱加圧し、ベアチップとＩＴＯガラス基板を接続した。接続後に金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれている導電粒子、即ち、接続に有効に働いた導電粒子の数を１０バンプ分カウントした結果、平均が７．７個、標準偏差１．０３個であり、平均−３×標準偏差で定義される最小接続間粒子数は４．６個であった。このことから安定した電気的接続が可能であることが判る。
【００３１】
信頼性試験としては、ベアチップとＩＴＯガラス基板よりなる３００対のデイジーチェーン回路による導通抵抗測定と８０対の櫛型電極による絶縁抵抗測定を行った。その結果、配線抵抗を含む導通抵抗は９．５ｋΩであり、３００対の全ての電極が電気接続されていた。一方、絶縁抵抗は１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかった。更に、温度８５℃、湿度８５％の環境で１０００時間置いた後、絶縁抵抗と導通抵抗を測定した結果、導通抵抗９．６ｋΩ、絶縁抵抗１０9 Ω以上であり、長期信頼性も高く、本発明の連結構造体がファインピッチ接続において有用であった。
次に、リペア性を評価した。接続されているＩＴＯガラス基板とベアチップの１組みをアセトンに３０分間浸漬した後、ベアチップをＩＴＯガラス基板から剥離した。ＩＴＯガラス基板に残存する接続部材を、アセトンを染み込ませた綿棒で拭き取るのに要した時間をリペア性の指標とした所、リペア性は２５秒であり、優れたリペア性を示した。
【００３２】
［実施例２］
２００μｍ無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分３質量％に希釈したアクリルポリマーを塗布、８０℃で１０分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ２μｍで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル６７．１質量部、アクリル酸−２−エチルヘキシル１０．９質量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル３．５質量部、アクリル酸３．５質量部、アクリロニトリル１５質量部を、酢酸エチル２３３質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル０．２５質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中６５℃で８時間重合して得られた重量平均分子量が６０万のものである。
このアクリルポリマー上に、直径２．５μｍの導電粒子を充填した後、エアーブローによりアクリルポリマーに到達していない導電粒子を排除し、全面積に対する導電粒子の充填面積率で定義される充填率が５９％の単層導電粒子層が形成された。ここで導電粒子はベンゾグアナミン系樹脂をコアとし、その表層に無電解メッキで０．１２μｍのニッケル層を形成し、更に電気メッキで０．０２μｍの金層を形成した、長軸に対する短軸の比が０．９５、粒径の標準偏差が０．２μｍのものを用いた。
【００３３】
次に、この導電粒子がアクリルポリマー層に保持されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、１４５℃で、縦横共に６％／秒の比率で１．５倍に延伸した後、延伸比率を２％／秒に落として、初期値の３倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、アクリルポリマーで連結された導電粒子を得た。
次に、このアクリルポリマーで連結された導電粒子を実施例１で用いた絶縁性接着剤上に載せた後、熱ロールを使って導電粒子を絶縁性接着剤に埋め込んだ。その後ポリプロピレンフィルムを剥離し、本発明の接続部材−２を得た。
得られた接続部材−２をマイクロスコープで観察した結果、導電粒子は相互に隔てられて配置し、個々の導電粒子は平均３．９個の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された構造を有し、アクリルポリマーで連結された導電粒子はフィルム状の絶縁性接着剤の表面層に完全に埋め込まれており、導電粒子の上には絶縁性接着剤層が約０．１μｍ存在していた。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が８．３μｍ、変動係数が０．４８であった。
【００３４】
得られた接続部材−２を用いて、実施例１と同様にして、ベアチップとＩＴＯガラス基板を接続し、金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれた導電粒子をカウントした結果、平均が８．９個、標準偏差２．１個で、最小接続間粒子数は２．６個であり、安定した電気的接続が可能であった。更に、実施例１と同様にして、接続信頼性とリペア性を評価した結果、配線抵抗を含む導通抵抗は９．８ｋΩであり、３００対の全ての電極が電気接続されていた。一方、絶縁抵抗は１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかった。更に、温度８５℃、湿度８５％の環境で１０００時間置いた後、絶縁抵抗と導通抵抗を測定した結果、導通抵抗９．９ｋΩ、絶縁抵抗１０9 Ω以上であり、長期信頼性も高く、本発明の連結構造体がファインピッチ接続において有用であった。更に、リペア性は１８秒であり、優れたリペア性を示した。
【００３５】
［比較例１］
実施例１で用いた導電粒子を、帯電させた後気流と共に飛散させ、実施例１で用いたセパレーター付のフィルム状絶縁性接着剤の表面に付着させ、その上に、５０μｍＰＥＴ製のカバーフィルムを被せてロールで導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込んだ後、カバーフィルムを剥離し、接続部材−３を得た。この接続部材をマイクロスコープで観察し、得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接６粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が９．７μｍ、変動係数が０．６１であった。
次に該接続部材−３を用いて実施例１と同様にしてベアチップとＩＴＯガラス基板を接続し、接続後の金バンプとＩＴＯ電極間に挟まれている導電粒子をカウントした結果、平均が５．７個、標準偏差３．１個であり、最小接続間粒子数は−３．６個であった。このことから確率的に導電粒子が存在しない接続箇所が発生し、安定した接続が期待できないことが判る。
更に、実施例１と同様にして、接続信頼性とリペア性を評価した結果、配線抵抗を含む導通抵抗、絶縁抵抗ともに１０9 Ω以上であり、８０対の櫛型電極間でショートの発生がなかったものの、３００対の何れかで電極がオープンと成っており、導電粒子がアクリルポリマーで連結した構造をしていない接続部材−３ではファインピッチ接続は不向きであった。
更に、リペア性を評価したところ１２０秒以内で接続部材は剥離できず、リペア性に劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の接続部材は、リペア性に優れ、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の接続信頼性に優れると共に、微細な配線間の絶縁性が高く、幅広い電極パターンの接続を可能にし、微細パターンの電気的接続用途において好適に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【請求項１】
剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均２個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結されていることを特徴とする接続部材。
【公開番号】特開２００７−３５４９０（Ｐ２００７−３５４９０Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１８４６８（Ｐ２００５−２１８４６８）
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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